CN201218316Y - 行星齿轮式差动平衡机构 - Google Patents

Abstract

一种行星齿轮式差动平衡机构，由太阳齿轮(1)，行星齿轮(2)、(3)，内齿轮(4)与系杆(5)构成，太阳齿轮(1)同轴线设在内齿轮(4)内部，且太阳齿轮(1)与内齿轮(4)的齿数之比为1∶2；一对或多对相互啮合的行星齿轮(2)、(3)成对地设在太阳齿轮(1)与内齿轮(4)之间，且分别与太阳齿轮(1)、内齿轮(4)相啮合；系杆(5)连接并支撑各行星齿轮(2)、(3)，且系杆轴与太阳齿轮轴同轴线对称布置。本实用新型轴向尺寸小，结构更为紧凑，适用于对差动平衡器的轴向尺寸要求小的摇杆式机器人。

Description

行星齿轮式差动平衡机构

所属技术领域

本实用新型涉及一种行星齿轮式差动平衡机构，是一种应用在具有摇杆结构的移动机器人上使机器人主体部分保持相对平衡的差动平衡机构。

背景技术

具有摇杆结构的移动机器人具有较好的适应不平整地形的性能，因此是目前移动机器人领域研究的一个重要方向。具有摇杆结构的移动机器人需要安装一套连接左右摇杆的差动平衡器，以保证机器人左右摇杆在不同摆角的情况下，机器人主体部分的相对平衡。美国专利US4840394中提出了rocker-bogie的摇杆机构，左右两侧摇杆通过连杆平衡机构与机器人主体部分相连，该连杆平衡机构一般布置在机器人主体机壳的外面，这样给机器人的结构设计带来了不便。中国矿业大学提出了一种体积小、结构紧凑、安装方便的锥形齿轮式差动平衡器，并利用该型差动平衡器研制出来了一种具有较强越障性能的摇杆式轮式机器人。但是锥形齿轮式差动平衡器的轴向尺寸较大，对于一些对轴向尺寸要求小的机器人来说，不太适用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种轴向尺寸小、结构更为紧凑的行星齿轮式差动平衡机构，该行星齿轮式差动平衡机构应用在具有摇杆结构的移动机器人上，连接两侧的摇杆以保持机器人主体部分的相对平衡。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型由太阳齿轮、行星齿轮、内齿轮与系杆构成，太阳齿轮同轴线设在内齿轮内部，且太阳齿轮与内齿轮的齿数之比为1∶2；一对或多对相互啮合的行星齿轮成对地设在太阳齿轮与内齿轮之间，且分别与太阳齿轮、内齿轮相啮合；系杆连接并支撑各行星齿轮，且系杆的轴与太阳齿轮的轴同轴线对称布置。

设太阳齿轮、两个相啮合的行星齿轮、内齿轮的齿数分别是z1、z2、z3、z4，其中行星齿轮z2与太阳齿轮z2啮合，行星齿轮z3与内齿轮z4啮合。设齿轮z1、z2、z3、z4以及系杆的转速为ω1、ω2、ω3、ω4、ω5，则太阳齿轮与内齿轮的传动比i⁵ ₁₄为：

i⁵ ₁₄＝(ω1-ω5)/(ω4-ω5)＝(-z2/z1)·(-z3/z2)·(z4/z3)＝z4/z1

因太阳齿轮与内齿轮的齿数之比为1∶2，即z4/z1＝2/1，则有

ω4＝(ω1+ω5)/2

固定内齿轮z4，即ω4＝0，则ω1/ω5＝-1。

当内齿轮固定时，太阳齿轮与系杆的转速相同转向相反。当内齿轮可摆动时，内齿轮的转速为太阳齿轮与系杆转速和的一半，因此实现了差动的目的。采用上述技术方案，内齿轮的转角为太阳齿轮与系杆转角的线性平均。

采用上述方案制作的行星齿轮式差动平衡机构，安装在机器人上时，可将内齿轮通过相应装置固联在机器人的主体平台上，太阳齿轮的轮轴与系杆与机器人的左右摇杆结构连接，当机器人在不平整的地面上运行时，左右两摇杆绕太阳齿轮的轮轴和系杆的轴线转动，这样机器人的主体平台的绕该轴线摆角的为左右两摇杆的转角的和的一半，保证了机器人在复杂的地形上移动时，机器人主体平台的平衡。

采用上述的方案，可以达到以下有益效果：

采用该行星齿轮式差动平衡机构，这样内齿轮、行星齿轮以及太阳齿轮的端面可以处于同一个平面，因此可以使得行星齿轮式差动平衡机构在齿轮轴向占据较短的长度，比锥齿轮式差动平衡器的轴向尺寸小。因此行星齿轮式差动平衡机构结构更为紧凑，适用于对差动平衡器轴向尺寸要求小的摇杆式机器人。

附图说明

图1为本实用新型的机构原理图；

图2为本实用新型一实施例的主视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图3的B-B剖视图；

图中：1、太阳齿轮  2、行星齿轮  3、行星齿轮  4、内齿轮  5、系杆  5-1、系杆轴  5-2、系杆保持件  6、端盖  7、端盖  8、螺钉  9、支座  10、太阳齿轮轴11、凸台  12、沉孔  13、通孔  14、轴承  15、轴承  16、轴承  17、缺口  18、限位螺钉

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为的本实用新型的机构原理图，本实用新型由太阳齿轮1，行星齿轮2、3，内齿轮4与系杆5构成，太阳齿轮1同轴线设在内齿轮4内部，且太阳齿轮1与内齿轮4的齿数之比为1∶2；一对或多对相互啮合的行星齿轮2、3成对地设在太阳齿轮1与内齿轮4之间，且分别与太阳齿轮1、内齿轮4相啮合；系杆5连接并支撑各行星齿轮2、3，且系杆轴与太阳齿轮轴同轴线对称布置。

图2中，为本实用新型的一实施例的主视图，左右端盖6、7与内齿轮4通过螺钉8联接，太阳齿轮轴1与系杆半轴5分别伸出两端盖6、7，左右端盖6、7上设有固定支座9，图3为图2的A-A剖视图，图中，太阳齿轮1与内齿轮4同轴线安装，两组成对啮合的行星齿轮2、3设在太阳齿轮1与内齿轮4之间，且分别与太阳齿轮1与内齿轮4啮合，系杆5连接各行星齿轮2、3，保持着行星齿轮2、3轴线间的相对位置。图4为图3的B-B向剖视图，内齿轮4上设有多个螺纹孔，端盖6、7通过螺钉8固联在内齿轮4上，太阳齿轮1一端加工成轴10，并设有轴承位，另一端设有凸台11，亦设有轴承位；系杆5分为系杆轴5-1和系杆保持件5-2两部分，两部分均设有安装行星齿轮2、3的孔，系杆轴5-1部分中部设有沉孔12，系杆保持件5-2中间设有通孔13，系杆轴5-1和系杆保持件5-2的外圆处均设有轴承位；行星齿轮2、3的两侧均设有轴承位；行星齿轮两侧的轴承位与轴承14配合，太阳齿轮1的两侧的轴承位与轴承15配合后，将系杆5的系杆轴5-1和系杆保持件5-2两部分扣合，行星齿轮2、3轴端的轴承分别支撑于系杆的两部分5-1、5-2的孔中，安装在太阳齿轮1上的两轴承15的外圈分别与系杆轴中的沉孔12和系杆保持件中的通孔13配合，太阳齿轮1轴伸出系杆保持件5-2的中间通孔13。与系杆轴5-1、保持件5-2外圆配合的轴承16与两端盖7、6设有的轴承位配合，且系杆轴5-1与太阳齿轮1轴分别从两端盖7、6中间的孔中伸出。为了限定系杆5和太阳齿轮1转动的角度，在系杆轴5-1与系杆保持件5-2上设有缺口17，缺口占有的圆周角度为α，端盖上设有螺纹孔，限位螺钉18安装在螺纹孔中，且处于系杆上缺口17的中间位置。这样系杆和内齿轮只能在缺口17允许的角度下左右转动某一角度β，如图3所示。

采用上述方案与结构，太阳齿轮1、行星齿轮2、3均被系杆5和端盖6、7限定在内齿轮4的内部，这样结构十分紧凑，在轴线方向上尺寸较小。各旋转件均设有轴承，使得旋转阻力小，运动灵活。端盖6、7上设有支座9便于差动平衡机构的安装。

采用上述方案与结构，实现了差动平衡的目的，即将系杆与太阳齿轮的运动摆角线性平均，安装在移动机器人上可以实现机器人主体箱体的差动平衡；采用此机构的差动平衡器的轴线尺寸比采用锥齿轮的差动平衡器的轴向尺寸小很多，因此行星齿轮式差动平衡机构结构更为紧凑，更适用于对差动平衡器轴向尺寸要求小的摇杆式机器人。

Claims (4)

1、一种行星齿轮式差动平衡机构，包括太阳齿轮、行星齿轮与系杆，其特征在于：太阳齿轮(1)同轴线设在内齿轮(4)内部，且太阳齿轮(1)与内齿轮(4)的齿数之比为1∶2；一对或多对相互啮合的行星齿轮(2)、(3)成对地设在太阳齿轮(1)与内齿轮(4)之间，且分别与太阳齿轮(1)、内齿轮(4)相啮合；系杆(5)连接并支撑各行星齿轮(2)、(3)，且系杆轴与太阳齿轮轴同轴线对称布置。

2、根据权利要求1所述的行星齿轮式差动平衡机构，其特征在于：所述的内齿轮(4)上设有多个螺纹孔；所述的太阳齿轮(1)一端加工成轴(10)，并设有轴承位，另一端设有凸台(11)，亦设有轴承位；所述的系杆(5)分为系杆轴(5-1)和系杆保持件(5-2)两部分，两部分均设有安装行星齿轮(2)、(3)的孔，系杆轴(5-1)部分中部设有沉孔(12)，系杆保持件(5-2)中间设有通孔(13)，系杆轴(5-1)和系杆保持件(5-2)的外圆凸台处均设有轴承位；所述的行星齿轮(2)、(3)的两侧均设有轴承位。

3、根据权利要求1或2所述的行星齿轮式差动平衡机构，其特征在于：所述的行星齿轮(2)、(3)两侧的轴承位与轴承(14)配合，太阳齿轮(1)的两侧的轴承位与轴承(15)配合，系杆(5)的系杆轴(5-1)和系杆保持件(5-2)两部分扣合，行星齿轮(2)、(3)轴端的轴承分别支撑于系杆的两部分(5-1)、(5-2)的孔中，安装在太阳齿轮(1)上的两轴承(15)的外圈分别与系杆轴中的沉孔(12)和系杆保持件中的通孔(13)配合，太阳齿轮(1)轴伸出系杆保持件(5-2)的中间通孔(13)；与系杆轴(5-1)、保持件(5-2)外圆配合的轴承(16)与两端盖(7)、(6)设有的轴承位配合，且系杆轴(5-1)与太阳齿轮(1)轴分别从两端盖(7)、(6)中间的孔中伸出；端盖(6)、(7)通过螺钉(8)与内齿轮(4)联接。

4、根据权利要求1或2所述的行星齿轮式差动平衡机构，其特征在于：所述的系杆轴(5-1)与系杆保持件(5-2)上设有缺口(17)，缺口占有的圆周角度为α，在端盖上设有螺纹孔，限位螺钉(18)安装在螺纹孔中，且处于系杆缺口(17)的中间位置。

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